Семейство логических схем

Ключевые слова и термины:

информационные сигналы, логический ноль, микросхема, микропроцессор, устойчивость к статистическим волнам, диод, диодно-транзисторная логика, напряжение транзистора, транзисторы, логическая степень сигналов, сложный инвертор, интегральные микросхемы.

В большинстве современных ЭВМ и цифровых устройствах различного назначения обработка информации происходит с помощью двоичного кода, когда информационные сигналы могут принимать только два значения: 1 и 0. Операции по обработке двоичной информации выполняют логические элементы.

Используя набор логических элементов, выполняющие элементарные логические операции И, ИЛИ, НЕ, можно реализовать в двоичном коде любую сложную логическую функцию.

Параметры логических интегральных микросхем

1. Входное U1вх и выходное U1вых напряжение логической единицы - значение высокого уровня напряжения на входе и выходе микросхемы;

2. Входное U0вх и выходное U0вых напряжение логического нуля - значение низкого уровня напряжения на входе и выходе микросхемы;

. Входной I1вх и выходной I1вых токи логической единицы, входной I0вх и выходной I0вых токи логического нуля;

. Логический период сигнала , пороговое напряжение Uпор вх - напряжение на входе, при котором состояние микросхемы изменяется на противоположное;

. Входное сопротивление логической ИМС - отношение приращения входного напряжения к приращению входного тока (различают R0вх и R1вх), выходное сопротивление - отношение приращения выходного напряжения к приращения выходного тока (различают R0вых и R1вых);

. Статическая помехоустойчивость - максимально допустимое напряжение статической помехи по высокому U1пом и низкому U0пом уровням входного напряжения, при котором еще не происходят изменения уровня выходного напряжения микросхемы;

. Средне потребляемая мощность Pпотр ср = (P0потр + Р1потр)/2 , где P0потр и Р1потр - мощности, потребляемые микросхемой в состоянии соответственно логического нуля и единицы на выходе;

. Коэффициент объединения по входу Коб, показывающий, какое число аналогичных логических ИМС можно подключить к входу данной схемы, и определяющий максимальное число входов логической ИМС;

Коэффициент разветвления по входу Кразв, показывающий какое количество аналогичных нагрузочных микросхем можно подключить к выходу данной ИМС, и характеризующий нагрузочную способность логической ИМС.

Диодно-транзисторная логика. Одним из первых семейств цифровой логики мы рассмотрим диодно-транзисторную логику. Основная схема ДТЛ приведена в соответствии с рисунком 1а.

Рис. 1

Если отбросит часть схемы, изображенную пунктиром, схема превращается в инвертор, и по ней можно построить передаточную характеристику Ux от Ua. Если напряжение на входе А равно 0, то диод VD1 смещен в прямом направлении и напряжение U1 равно +0,6 В. Эта величина недостаточна для открывания диодов VD2 и VD3 и перехода база-эмиттер транзистора VТ1.

Поэтому ток i1 течет через диод VD1, источник напряжения Ua и на землю. Транзистор VТ1 закрыт, при этом Ux = +5 В. Если Ua увеличивается, то U1 также растет до тех пор, пор пока не достигнет 1,2 В. При этом U1 = 1,8 В. В этот момент VD2, VD2, VТ1 открываются и ток i1 течет через транзистор VТ1 и переводит его в насыщение. Дальнейшее увеличение напряжение Ua запирает диод VD1. но не может повлиять на величину U1 или состояние транзистора VТ1. Это относительно резкое изменение величины напряжение Ux от +0,5 В до величены на насыщенном транзисторе Uкэ нас приведено, в соответствии с рисунком 1б. Из графика видно, что интервалы напряжений, соответствующие логическим состояниям 0 и 1, примерно равны

≤U0≤1.2 B

.5≤U1≤5 В

Практически U0 обычно меньше 0,4 В, а U1 очень близко к 5 В, что обеспечивает хороший шумовой запас по постоянному току.

Если на вход подано напряжение, соответствующее логической 1, то диод VD1 смещен в обратном направлении и, следовательно, потребляет минимальную мощность с выхода предыдущей схемы. Однако если на входе поддерживается напряжение логического 0, то ток i1 должен течь из входной клеммы элемента через насыщенный транзистор на землю. Это соответствует одной единичной нагрузке. Если к одному выходу подсоединено n входов, то насыщенный транзистор должен пропускать ток, в n раз больше чем i1. Если n увеличивается, то будет расти и напряжение Ua, что эквивалентно увеличению напряжения выходного транзистора. Этот эффект приведен в соответствии с рисунком 1б, где передаточная характеристика изображена для случая одной выходной единичной нагрузки и для случая восьми единичных нагрузок (максимально допустимое количество для базового элемента ДТЛ). цифровой сигнал микропроцессор компьютер

Читайте также

Надежность работы ВОЛП
В данной работе рассматривается проблема обеспечения надежности эксплуатируемых линейно-кабельных сооружений при воздействии внешних факторов - влияние молнии, воздействие коррозии, меха ...

Проектирование мобильного включателя
В данном курсовом проекте разрабатывается мобильный включатель, который предназначен для дистанционного заблаговременного включения подогрева моторного отсека автомобиля, при хранении ав ...

Оценка производительности каналов и мониторинг корпоративной сети
В последнее время всё чаще документооборот и передача корпоративной информации совершается в электронном виде тем или иным способом. Для этого уже существует множество протоколов и метод ...